JP3376651B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リーンバーンエンジン
における排気浄化装置に係り、特に、リーンバーン時に
もＮＯｘを浄化する能力を有する触媒（以下、「リーン
ＮＯｘ触媒」という）を備えたリーンバーンエンジンに
おける排気浄化装置に関する。
における排気浄化装置に係り、特に、リーンバーン時に
もＮＯｘを浄化する能力を有する触媒（以下、「リーン
ＮＯｘ触媒」という）を備えたリーンバーンエンジンに
おける排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】リーンＮＯｘ触媒は、特開平１−１３０
７３５号公報や、特開平１−１３５５４３号公報などに
より知られている。これらのリーンＮＯｘ触媒は、使用
されるに従って劣化し、ＮＯｘ浄化率が低下することが
知られている。従って、劣化に対応して適切な処置を取
らないと、排出ガス中のＮＯｘ濃度が増加してしまい、
ＮＯｘ規制を満足できなくなるおそれがある。
７３５号公報や、特開平１−１３５５４３号公報などに
より知られている。これらのリーンＮＯｘ触媒は、使用
されるに従って劣化し、ＮＯｘ浄化率が低下することが
知られている。従って、劣化に対応して適切な処置を取
らないと、排出ガス中のＮＯｘ濃度が増加してしまい、
ＮＯｘ規制を満足できなくなるおそれがある。
【０００３】そこで、リーンＮＯｘ触媒の劣化の進行度
合を判定し、適切な処置をとるための技術が提案される
ようになった（例えば、特開平４−２６５４１４号公
報，特開平４−２５５５２１号公報）。これら公報で
は、リーンＮＯｘ触媒は劣化が進むに従って最高浄化率
を示す温度範囲が上昇するとの前提の下、次の様な技術
が提案されていた。
合を判定し、適切な処置をとるための技術が提案される
ようになった（例えば、特開平４−２６５４１４号公
報，特開平４−２５５５２１号公報）。これら公報で
は、リーンＮＯｘ触媒は劣化が進むに従って最高浄化率
を示す温度範囲が上昇するとの前提の下、次の様な技術
が提案されていた。
【０００４】 ＨＣ源を設けておいて、触媒劣化が進
行したらＨＣを強制的に与えて反応を促進する技術。 上記に加えて、劣化が進んだらリーンバーン空燃
比をリッチ側にシフトさせて排ガス温度を上昇させた
り、他の熱源を用いるなどして、触媒床の温度を上昇さ
せる技術。
行したらＨＣを強制的に与えて反応を促進する技術。 上記に加えて、劣化が進んだらリーンバーン空燃
比をリッチ側にシフトさせて排ガス温度を上昇させた
り、他の熱源を用いるなどして、触媒床の温度を上昇さ
せる技術。
【０００５】また、リーンＮＯｘ触媒の劣化度を検出す
る技術として、次の様な技術が記載されていた。 Ａ 車両の積算走行距離に応じてリーンＮＯｘ触媒の劣
化の進行度合を検出する技術。
る技術として、次の様な技術が記載されていた。 Ａ 車両の積算走行距離に応じてリーンＮＯｘ触媒の劣
化の進行度合を検出する技術。
【０００６】Ｂ リーンＮＯｘ触媒の下流にＮＯｘセン
サを配設し、劣化が進んでいることの予想される走行距
離２０００ｋｍ以上になったら、現在のＮＯｘセンサ出
力と、走行距離２０００ｋｍ以下のときに学習しておい
たＮＯｘセンサ出力の学習値とを比較し、劣化の進行度
合を検出する技術。
サを配設し、劣化が進んでいることの予想される走行距
離２０００ｋｍ以上になったら、現在のＮＯｘセンサ出
力と、走行距離２０００ｋｍ以下のときに学習しておい
たＮＯｘセンサ出力の学習値とを比較し、劣化の進行度
合を検出する技術。
【０００７】Ｃ リーンＮＯｘ触媒の上流・下流にそれ
ぞれ温度センサを配設し、上流側の温度（入ガス温度Ｔ
Ｉ）と下流側の温度（出ガス温度ＴＥ）との差（ＴＩ−
ＴＥ）が一定値以下のときには触媒の劣化が進行してい
るとして検出する技術。
ぞれ温度センサを配設し、上流側の温度（入ガス温度Ｔ
Ｉ）と下流側の温度（出ガス温度ＴＥ）との差（ＴＩ−
ＴＥ）が一定値以下のときには触媒の劣化が進行してい
るとして検出する技術。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら，
の技術では、ＨＣ源を別途用意しなければならず、エン
ジンの構造を複雑化するという問題があった。また、
の技術でも、他の熱源を用いるとなると構造の複雑化と
いう問題を生じる。さらに、の技術中、リーンバーン
空燃比をリッチ側に変更するものでは構造の複雑化は招
かないが、空燃比と排ガス中ＮＯｘ濃度との関係（図１
５）から明かな様に、排ガス中のＮＯｘが増加した結果
としてＨＣ供給の効果が相殺されてしまうという問題が
ある。
の技術では、ＨＣ源を別途用意しなければならず、エン
ジンの構造を複雑化するという問題があった。また、
の技術でも、他の熱源を用いるとなると構造の複雑化と
いう問題を生じる。さらに、の技術中、リーンバーン
空燃比をリッチ側に変更するものでは構造の複雑化は招
かないが、空燃比と排ガス中ＮＯｘ濃度との関係（図１
５）から明かな様に、排ガス中のＮＯｘが増加した結果
としてＨＣ供給の効果が相殺されてしまうという問題が
ある。
【０００９】そこで、本発明は、こうした構造の複雑化
を招くことがなく、効果の高い排気浄化方法を実施する
ための排気浄化装置を提供することを目的とする。
を招くことがなく、効果の高い排気浄化方法を実施する
ための排気浄化装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【００１１】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記
載した様に、排気管中に配設した第１の触媒と、リーン
バーン時にもＮＯｘを浄化する能力を有する第２の触媒
と、内燃機関の加速運転状態を検出する運転状態検出手
段と、該運転状態検出手段の検出した加速運転状態が所
定の判定領域にあるときにはリーンバーン制御を実行す
るリーンバーン実行手段とを備えた内燃機関の排気浄化
装置において、前記第２の触媒の劣化の進行度合を判定
する劣化度判定手段と、該劣化度判定手段の判定結果に
基づいて、劣化が進行した場合には加速運転状態に関す
る前記判定領域を小さくすることにより、前記リーンバ
ーン実行手段によるリーンバーン制御を実行する運転領
域を狭めるリーン運転領域縮小手段とを備えたことを特
徴とする。
めの本発明の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記
載した様に、排気管中に配設した第１の触媒と、リーン
バーン時にもＮＯｘを浄化する能力を有する第２の触媒
と、内燃機関の加速運転状態を検出する運転状態検出手
段と、該運転状態検出手段の検出した加速運転状態が所
定の判定領域にあるときにはリーンバーン制御を実行す
るリーンバーン実行手段とを備えた内燃機関の排気浄化
装置において、前記第２の触媒の劣化の進行度合を判定
する劣化度判定手段と、該劣化度判定手段の判定結果に
基づいて、劣化が進行した場合には加速運転状態に関す
る前記判定領域を小さくすることにより、前記リーンバ
ーン実行手段によるリーンバーン制御を実行する運転領
域を狭めるリーン運転領域縮小手段とを備えたことを特
徴とする。
【００１２】本発明の内燃機関の排気浄化装置において
は、請求項２に記載した様に、前記運転状態検出手段
は、内燃機関の吸気圧力変化量に基づいて加速運転状態
を検出する手段であって、前記リーン運転領域縮小手段
は、前記劣化度判定手段の判定結果に基づいて、劣化が
進行した場合には吸気圧力の変化量に関する前記判定領
域を小さくすることにより、前記リーンバーン制御を実
行する運転領域を狭めるものであっても良い。
は、請求項２に記載した様に、前記運転状態検出手段
は、内燃機関の吸気圧力変化量に基づいて加速運転状態
を検出する手段であって、前記リーン運転領域縮小手段
は、前記劣化度判定手段の判定結果に基づいて、劣化が
進行した場合には吸気圧力の変化量に関する前記判定領
域を小さくすることにより、前記リーンバーン制御を実
行する運転領域を狭めるものであっても良い。
【００１３】また、本発明の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項３に記載した様に、排気管中に配設した第１
の触媒と、リーンバーン時にもＮＯｘを浄化する能力を
有する第２の触媒と、内燃機関の吸気圧力変化量に基づ
いて加速運転度合いを検出する運転状態検出手段と、前
記運転状態検出手段によって前記吸気圧力変化量が所定
の判定値よりも小さい加速運転度合いであることが検出
されたときにリーンバーン制御を実行するリーンバーン
実行手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記第２の触媒の劣化の進行度合を判定する劣化度判定
手段と、該劣化度判定手段の判定結果に基づいて、劣化
が進行した場合には前記所定の判定値を小さくすること
により、リーンバーン制御を実行する加速運転領域を狭
めるリーン運転領域縮小手段とを備えたものであっても
良い。
は、請求項３に記載した様に、排気管中に配設した第１
の触媒と、リーンバーン時にもＮＯｘを浄化する能力を
有する第２の触媒と、内燃機関の吸気圧力変化量に基づ
いて加速運転度合いを検出する運転状態検出手段と、前
記運転状態検出手段によって前記吸気圧力変化量が所定
の判定値よりも小さい加速運転度合いであることが検出
されたときにリーンバーン制御を実行するリーンバーン
実行手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記第２の触媒の劣化の進行度合を判定する劣化度判定
手段と、該劣化度判定手段の判定結果に基づいて、劣化
が進行した場合には前記所定の判定値を小さくすること
により、リーンバーン制御を実行する加速運転領域を狭
めるリーン運転領域縮小手段とを備えたものであっても
良い。
【００１４】
【作用及び効果】本発明の排気浄化装置によれば、第２
の触媒（リーンＮＯｘ触媒）の劣化が進行したとき、内
燃機関の加速運転状態に関する判定領域を小さくするこ
とにより、リーンバーン制御を実行する運転領域を狭
め、例えばストイキ（理論空燃比）にて制御する運転領
域を拡大する。ところで、リーンＮＯｘ触媒と三元触媒
の、ＮＯｘ浄化率と空燃比との関係は、図１６に示した
通りである。この結果、特に第１の触媒として三元触媒
を用いた場合、「始動→発進→加速→定常走行→減速→
再加速→定常走行→…」といった様な車両の走行全体を
考えたとき、劣化の進んだリーンＮＯｘ触媒の方でＮＯ
ｘ浄化を実施する期間の割合が少なくなり、その分だけ
三元触媒にてＮＯｘを浄化する期間の方が長くなり、総
量としてのＮＯｘ排出量を増大させることがない。従っ
て、本発明の排気浄化装置によれば、ＮＯｘ総排出量を
いつまでも低く保っていくことができる。
の触媒（リーンＮＯｘ触媒）の劣化が進行したとき、内
燃機関の加速運転状態に関する判定領域を小さくするこ
とにより、リーンバーン制御を実行する運転領域を狭
め、例えばストイキ（理論空燃比）にて制御する運転領
域を拡大する。ところで、リーンＮＯｘ触媒と三元触媒
の、ＮＯｘ浄化率と空燃比との関係は、図１６に示した
通りである。この結果、特に第１の触媒として三元触媒
を用いた場合、「始動→発進→加速→定常走行→減速→
再加速→定常走行→…」といった様な車両の走行全体を
考えたとき、劣化の進んだリーンＮＯｘ触媒の方でＮＯ
ｘ浄化を実施する期間の割合が少なくなり、その分だけ
三元触媒にてＮＯｘを浄化する期間の方が長くなり、総
量としてのＮＯｘ排出量を増大させることがない。従っ
て、本発明の排気浄化装置によれば、ＮＯｘ総排出量を
いつまでも低く保っていくことができる。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【実施例】以下、この発明を具体化した実施例を図面に
基づいて説明する。実施例のシステムでは、図１に示す
様に、内燃機関１０の吸気系は、吸気管１２、スロット
ル弁１６を内装したスロットルボディ１４、サージタン
ク２０、吸気マニホルド２４によって構成され、スロッ
トル弁１６の開度はスロットルセンサ１８、吸気管負圧
は吸気管圧力センサ２２によって検出される。各吸気ポ
ートには各気筒独立噴射の電磁制御式燃料噴射弁（イン
ジェクタ）２６が設けられる。１０ａはシリンダ（燃焼
室）で、２８は点火プラグである。
基づいて説明する。実施例のシステムでは、図１に示す
様に、内燃機関１０の吸気系は、吸気管１２、スロット
ル弁１６を内装したスロットルボディ１４、サージタン
ク２０、吸気マニホルド２４によって構成され、スロッ
トル弁１６の開度はスロットルセンサ１８、吸気管負圧
は吸気管圧力センサ２２によって検出される。各吸気ポ
ートには各気筒独立噴射の電磁制御式燃料噴射弁（イン
ジェクタ）２６が設けられる。１０ａはシリンダ（燃焼
室）で、２８は点火プラグである。
【００１８】内燃機関１０の排気系は、排気マニホルド
３０と集合された排気管１３から成り、集合された排気
管１３には、上流側にリーンＮＯｘ触媒２が、下流側に
三元触媒３が設けられる。ここでリーンＮＯｘ触媒２と
は、遷移金属或は貴金属を担持せしめたゼオライトから
なり、酸化雰囲気中、ＨＣ存在下で、排気中のＮＯｘを
還元する触媒として定義される。また、排気管１３に
は、Ｏ2 センサ５と、リーンＮＯｘ触媒２の温度を検出
する触媒温センサ９とが配設されている。さらに、排気
管１３から吸気管１２へと排ガスを再循環させるＥＧＲ
弁２７も配設されている。ＥＧＲ弁２７は、ステップモ
ータにより流量が変えられるもので、電子制御装置（Ｅ
ＣＵ）３６からの信号により制御する。
３０と集合された排気管１３から成り、集合された排気
管１３には、上流側にリーンＮＯｘ触媒２が、下流側に
三元触媒３が設けられる。ここでリーンＮＯｘ触媒２と
は、遷移金属或は貴金属を担持せしめたゼオライトから
なり、酸化雰囲気中、ＨＣ存在下で、排気中のＮＯｘを
還元する触媒として定義される。また、排気管１３に
は、Ｏ2 センサ５と、リーンＮＯｘ触媒２の温度を検出
する触媒温センサ９とが配設されている。さらに、排気
管１３から吸気管１２へと排ガスを再循環させるＥＧＲ
弁２７も配設されている。ＥＧＲ弁２７は、ステップモ
ータにより流量が変えられるもので、電子制御装置（Ｅ
ＣＵ）３６からの信号により制御する。
【００１９】３２はディストリビュータで、そのディス
トリビュータ軸３２ａはクランク軸２回転で１回転す
る。ディストリビュータ３２には、ディストリビュータ
軸３２ａの回転に応じて、所定クランク角度毎にクラン
ク角信号を出力するクランク角センサ３４が内装されて
いる。ＥＣＵ３６はマイクロコンピュータからなる。Ｅ
ＣＵ３６は、図２に詳細を示すように、演算を実行する
セントラルプロセッサユニット（ＣＰＵ）４０と、Ｏ 2
センサ５，触媒温センサ９，吸気管圧力センサ２２およ
びスロットルセンサ１８からのアナログ信号をディジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４２と、クランク角セン
サ３４からの信号をエンジン回転速度信号に変換して取
込むエンジン回転速度信号形成回路４４と、クロック発
生回路４６と、各種の演算ルーチンを記憶しておくため
の読み出し専用記憶素子のリードオンリメモリ（ＲＯ
Ｍ）４８と、データを一時的に記憶するランダムアクセ
スメモリ（ＲＡＭ（この中には、一部電源を切ってもデ
ータが消えない不揮発性メモリを含む。））５０と、Ｃ
ＰＵ４０における演算結果に応じて駆動回路５２を介し
てインジェクタ２６１〜２６４及びＥＧＲ弁２７に開弁
時間信号及び開弁ステップ数を出力するための出力ポー
ト５４と、これらを連絡するバス５６と、から構成され
ている。
トリビュータ軸３２ａはクランク軸２回転で１回転す
る。ディストリビュータ３２には、ディストリビュータ
軸３２ａの回転に応じて、所定クランク角度毎にクラン
ク角信号を出力するクランク角センサ３４が内装されて
いる。ＥＣＵ３６はマイクロコンピュータからなる。Ｅ
ＣＵ３６は、図２に詳細を示すように、演算を実行する
セントラルプロセッサユニット（ＣＰＵ）４０と、Ｏ 2
センサ５，触媒温センサ９，吸気管圧力センサ２２およ
びスロットルセンサ１８からのアナログ信号をディジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４２と、クランク角セン
サ３４からの信号をエンジン回転速度信号に変換して取
込むエンジン回転速度信号形成回路４４と、クロック発
生回路４６と、各種の演算ルーチンを記憶しておくため
の読み出し専用記憶素子のリードオンリメモリ（ＲＯ
Ｍ）４８と、データを一時的に記憶するランダムアクセ
スメモリ（ＲＡＭ（この中には、一部電源を切ってもデ
ータが消えない不揮発性メモリを含む。））５０と、Ｃ
ＰＵ４０における演算結果に応じて駆動回路５２を介し
てインジェクタ２６１〜２６４及びＥＧＲ弁２７に開弁
時間信号及び開弁ステップ数を出力するための出力ポー
ト５４と、これらを連絡するバス５６と、から構成され
ている。
【００２０】このＥＣＵ３６は、内燃機関１０の運転状
態に応じて、空燃比を１４．７（ストイキ運転）、１
３．０（高出力運転）、１４．０（暖機運転）、２２．
０（リーンバーン）の４種類の制御空燃比Ａ／Ｆのいず
れかに設定し、ストイキ運転を設定した場合には、Ｏ2
センサ５の出力に応じて空燃比をフィードバック制御す
る。これらの空燃比制御自体は、周知の空燃比制御と同
様である。次に、本実施例の一つの特徴であるリーンＮ
Ｏｘ触媒２の劣化度判定のための劣化度検出処理ルーチ
ン（図３（Ａ））について説明する。この劣化度検出ル
ーチンは、１０秒毎に実行される。
態に応じて、空燃比を１４．７（ストイキ運転）、１
３．０（高出力運転）、１４．０（暖機運転）、２２．
０（リーンバーン）の４種類の制御空燃比Ａ／Ｆのいず
れかに設定し、ストイキ運転を設定した場合には、Ｏ2
センサ５の出力に応じて空燃比をフィードバック制御す
る。これらの空燃比制御自体は、周知の空燃比制御と同
様である。次に、本実施例の一つの特徴であるリーンＮ
Ｏｘ触媒２の劣化度判定のための劣化度検出処理ルーチ
ン（図３（Ａ））について説明する。この劣化度検出ル
ーチンは、１０秒毎に実行される。
【００２１】まず、触媒温センサ９からリーンＮＯｘ触
媒の温度ＴＣＡＴを求め（Ｓ１０）、図４のマップに基
づいて劣化係数Ｒを算出する（Ｓ２０）。実施例でリー
ンＮＯｘ触媒に用いたＣｕ／ゼオライト触媒は、低温時
にはそれほど劣化が進まないが、温度に対して弱く、５
００℃付近より急に劣化が進み易くなる性質を有する。
従って、劣化係数マップは、約４５０℃以下ではＲ＝１
とし、それ以上では対数的に係数が増大するように作成
されている。次に、この劣化係数Ｒを積算して劣化度Ｋ
を算出する（Ｓ３０）。具体的には、ＲＡＭに不揮発性
メモリデータとして記憶されている前回算出の劣化度Ｋ
を呼び出し、Ｋ＝Ｋ＋Ｒの演算を実行する。そして、こ
の新たに算出したＫを不揮発性メモリにストアして劣化
度Ｋを更新する（Ｓ４０）。
媒の温度ＴＣＡＴを求め（Ｓ１０）、図４のマップに基
づいて劣化係数Ｒを算出する（Ｓ２０）。実施例でリー
ンＮＯｘ触媒に用いたＣｕ／ゼオライト触媒は、低温時
にはそれほど劣化が進まないが、温度に対して弱く、５
００℃付近より急に劣化が進み易くなる性質を有する。
従って、劣化係数マップは、約４５０℃以下ではＲ＝１
とし、それ以上では対数的に係数が増大するように作成
されている。次に、この劣化係数Ｒを積算して劣化度Ｋ
を算出する（Ｓ３０）。具体的には、ＲＡＭに不揮発性
メモリデータとして記憶されている前回算出の劣化度Ｋ
を呼び出し、Ｋ＝Ｋ＋Ｒの演算を実行する。そして、こ
の新たに算出したＫを不揮発性メモリにストアして劣化
度Ｋを更新する（Ｓ４０）。
【００２２】こうして、１０秒毎に劣化度Ｋが更新され
ていく。劣化度Ｋは、リーンＮＯｘ触媒２が４５０℃以
下では１ずつしか増加しないが、６００℃程度だと１０
ずつ増加することになる。即ち、高温に曝されている状
態が長いほど劣化度Ｋは急激に大きな値となり、車両の
走行距離の長さとは直接的に関係しない。次に、この劣
化度Ｋに基づいていかなる制御を実行するかについて説
明する。図３（Ｂ）はそのための演算ルーチンである。
この演算ルーチンでは、まず、不揮発性メモリから劣化
度Ｋを読み出し（Ｓ１１０）、劣化度Ｋが所定値Ｋbad
以上になったか否かを判定する（Ｓ１２０）。Ｋ＜Ｋba
d のときにはそのまま処理を終了する。
ていく。劣化度Ｋは、リーンＮＯｘ触媒２が４５０℃以
下では１ずつしか増加しないが、６００℃程度だと１０
ずつ増加することになる。即ち、高温に曝されている状
態が長いほど劣化度Ｋは急激に大きな値となり、車両の
走行距離の長さとは直接的に関係しない。次に、この劣
化度Ｋに基づいていかなる制御を実行するかについて説
明する。図３（Ｂ）はそのための演算ルーチンである。
この演算ルーチンでは、まず、不揮発性メモリから劣化
度Ｋを読み出し（Ｓ１１０）、劣化度Ｋが所定値Ｋbad
以上になったか否かを判定する（Ｓ１２０）。Ｋ＜Ｋba
d のときにはそのまま処理を終了する。
【００２３】しかし、Ｋ≧Ｋbad のときには、ストイキ
にてフィードバック制御をすべき運転領域を広げ、リー
ンバーン運転領域を狭める様に、Ｏ2 フィードバック条
件を変更する（Ｓ１３０）。具体的には、Ｏ2 フィード
バックによるストイキ制御からリーンバーン制御に切り
換える条件を、加速状態の吸気圧の上昇率△Ｐが、△Ｐ
＜１０mmHg／１００msとしていたのを、△Ｐ＜５mmHg／
１００msに変更する。これによって、例えば図５に示す
ように、新車当時のリーンバーン領域Ａ（ある程度の加
速領域も含んでいた）を、劣化度が進んだときにはＢ
（ごく緩やかな加速領域だけを含む）の様に狭めるので
ある。この結果、性能の落ちたリーンＮＯｘ触媒２によ
るＮＯｘ浄化領域が狭まり、その分だけ三元触媒３の方
でＮＯｘ浄化をする領域が広がり、燃費は若干落ちるも
のの、走行全体としての大気中へのＮＯｘ排出量につい
ては、これを増大させることがないのである。
にてフィードバック制御をすべき運転領域を広げ、リー
ンバーン運転領域を狭める様に、Ｏ2 フィードバック条
件を変更する（Ｓ１３０）。具体的には、Ｏ2 フィード
バックによるストイキ制御からリーンバーン制御に切り
換える条件を、加速状態の吸気圧の上昇率△Ｐが、△Ｐ
＜１０mmHg／１００msとしていたのを、△Ｐ＜５mmHg／
１００msに変更する。これによって、例えば図５に示す
ように、新車当時のリーンバーン領域Ａ（ある程度の加
速領域も含んでいた）を、劣化度が進んだときにはＢ
（ごく緩やかな加速領域だけを含む）の様に狭めるので
ある。この結果、性能の落ちたリーンＮＯｘ触媒２によ
るＮＯｘ浄化領域が狭まり、その分だけ三元触媒３の方
でＮＯｘ浄化をする領域が広がり、燃費は若干落ちるも
のの、走行全体としての大気中へのＮＯｘ排出量につい
ては、これを増大させることがないのである。
【００２４】なお、この様な効果は、例えば、触媒の劣
化度を判定する手段として、従来技術のＡ〜Ｃを採用し
ても発揮することができる。ただし、これら従来技術の
Ａ〜Ｃを採用した場合には、劣化度判定の正確さや安定
性の点で上記実施例よりも劣る。即ち、本実施例で説明
した触媒劣化度検出装置（ＣＰＵの実行するＳ１０〜Ｓ
４０の処理）は、触媒劣化時のＮＯｘ排出抑制を図る上
で、劣化の原因となる温度履歴を累積して劣化度を検出
しているので単なる積算走行距離によるときのような不
正確な劣化判定にならず、かつ、一次的な検出結果に惑
わされることがないので、安定度の高い劣化判定に資す
ることができる。従って、この触媒劣化検出装置は、上
述の実施例に限らず、次の様な変形例にも適用すること
ができ、その場合には、正確で安定度の高い処置を約束
するものである。
化度を判定する手段として、従来技術のＡ〜Ｃを採用し
ても発揮することができる。ただし、これら従来技術の
Ａ〜Ｃを採用した場合には、劣化度判定の正確さや安定
性の点で上記実施例よりも劣る。即ち、本実施例で説明
した触媒劣化度検出装置（ＣＰＵの実行するＳ１０〜Ｓ
４０の処理）は、触媒劣化時のＮＯｘ排出抑制を図る上
で、劣化の原因となる温度履歴を累積して劣化度を検出
しているので単なる積算走行距離によるときのような不
正確な劣化判定にならず、かつ、一次的な検出結果に惑
わされることがないので、安定度の高い劣化判定に資す
ることができる。従って、この触媒劣化検出装置は、上
述の実施例に限らず、次の様な変形例にも適用すること
ができ、その場合には、正確で安定度の高い処置を約束
するものである。
【００２５】［変形例］第１の変形例を図６，図７に基
づいて説明する。なお、触媒劣化度検出については実施
例と同じである。第１の変形例の演算ルーチンでは、ま
ず、不揮発性メモリから劣化度Ｋを読み出す（Ｓ２１
０）。そして、この劣化度Ｋに基づいて図７のマップよ
りＥＧＲ補正係数Ｃ１を算出する（Ｓ２２０）。この図
７のマップは、劣化度Ｋが所定値Ｋ１以下ではＣ１＝
１．０とし、それ以上ではＣ１を１．０より大きい数値
としている。そして、このＥＧＲ補正係数Ｃ１が算出さ
れたら、これをＥＧＲ弁の開度信号Ｑ１に乗算し、ＥＧ
Ｒ弁開度を大きめにするようにする（Ｓ２３０）。これ
は、ＥＧＲ率を高めることによって内燃機関１０内での
燃焼温度を低下させ、排気された直後の排ガス中のＮＯ
ｘ濃度を低下せしめるためである。このＥＧＲ率とＮＯ
ｘ濃度との関係は、例えば図８に示す様になる。
づいて説明する。なお、触媒劣化度検出については実施
例と同じである。第１の変形例の演算ルーチンでは、ま
ず、不揮発性メモリから劣化度Ｋを読み出す（Ｓ２１
０）。そして、この劣化度Ｋに基づいて図７のマップよ
りＥＧＲ補正係数Ｃ１を算出する（Ｓ２２０）。この図
７のマップは、劣化度Ｋが所定値Ｋ１以下ではＣ１＝
１．０とし、それ以上ではＣ１を１．０より大きい数値
としている。そして、このＥＧＲ補正係数Ｃ１が算出さ
れたら、これをＥＧＲ弁の開度信号Ｑ１に乗算し、ＥＧ
Ｒ弁開度を大きめにするようにする（Ｓ２３０）。これ
は、ＥＧＲ率を高めることによって内燃機関１０内での
燃焼温度を低下させ、排気された直後の排ガス中のＮＯ
ｘ濃度を低下せしめるためである。このＥＧＲ率とＮＯ
ｘ濃度との関係は、例えば図８に示す様になる。
【００２６】こうしてＥＧＲ率を増加させることによっ
て、例えばＮＯｘ濃度Ｘを０．７Ｘに低下させると、リ
ーンＮＯｘ触媒２のＮＯｘ浄化率が８０％から７０％に
低下していても、次式の通り、大気中へ排出されるＮＯ
ｘ濃度は約０．２１Ｘとなり、劣化前とほぼ同じにな
る。
て、例えばＮＯｘ濃度Ｘを０．７Ｘに低下させると、リ
ーンＮＯｘ触媒２のＮＯｘ浄化率が８０％から７０％に
低下していても、次式の通り、大気中へ排出されるＮＯ
ｘ濃度は約０．２１Ｘとなり、劣化前とほぼ同じにな
る。
【００２７】
【数１】劣化前：Ｘ − ０．８*Ｘ ＝ ０．２Ｘ
劣化後：０．７Ｘ − ０．７*０．７Ｘ ＝ ０．２１Ｘ
従って、この変形例によれば、触媒劣化後も、ＮＯｘ排
出規制を十分にクリヤすることが可能になる。
出規制を十分にクリヤすることが可能になる。
【００２８】次に第２の変形例を図９，図１０にて説明
する。この第２の変形例でも、触媒劣化度検出について
は実施例と同じである。この変形例でも、まず、不揮発
性メモリから劣化度Ｋを読み出す（Ｓ３１０）。そし
て、この劣化度Ｋに基づいて図９のマップより点火時期
補正係数Ｃ２を算出する（Ｓ３２０）。この図１０のマ
ップは、劣化度Ｋが所定値Ｋ２以下ではＣ２＝１．０と
し、それ以上ではＣ２を１．０より小さい数値としてい
る。そして、この点火時期補正係数Ｃ２が算出された
ら、これを点火時期信号Ｑ２に乗算し、点火時期を遅角
する（Ｓ３３０）。
する。この第２の変形例でも、触媒劣化度検出について
は実施例と同じである。この変形例でも、まず、不揮発
性メモリから劣化度Ｋを読み出す（Ｓ３１０）。そし
て、この劣化度Ｋに基づいて図９のマップより点火時期
補正係数Ｃ２を算出する（Ｓ３２０）。この図１０のマ
ップは、劣化度Ｋが所定値Ｋ２以下ではＣ２＝１．０と
し、それ以上ではＣ２を１．０より小さい数値としてい
る。そして、この点火時期補正係数Ｃ２が算出された
ら、これを点火時期信号Ｑ２に乗算し、点火時期を遅角
する（Ｓ３３０）。
【００２９】点火時期を遅角すると気筒内での燃焼温度
が下がるので、図１１に示すように、ＮＯｘの発生を低
減できるということは一般に知られている。即ち、この
場合にも、第１の変形例と同様に、ＮＯｘ発生量を低減
させ、これによって大気中へのＮＯｘ排出量を増加させ
ないようにすることができるのである。なお、点火時期
信号Ｑ２は、回転数と吸気管圧力より求められる点は、
周知の技術と変わらない。次に、第３の変形例を説明す
る。この第３の変形例でも、触媒劣化度検出については
実施例と同じである。
が下がるので、図１１に示すように、ＮＯｘの発生を低
減できるということは一般に知られている。即ち、この
場合にも、第１の変形例と同様に、ＮＯｘ発生量を低減
させ、これによって大気中へのＮＯｘ排出量を増加させ
ないようにすることができるのである。なお、点火時期
信号Ｑ２は、回転数と吸気管圧力より求められる点は、
周知の技術と変わらない。次に、第３の変形例を説明す
る。この第３の変形例でも、触媒劣化度検出については
実施例と同じである。
【００３０】この変形例でも、図１２に示す様に、ま
ず、不揮発性メモリから劣化度Ｋを読み出す（Ｓ４１
０）。そして、この劣化度Ｋに基づいて図１３のマップ
よりリーンバーン制御における制御空燃比Ａ／Ｆに対し
て乗算すべきＡ／Ｆ補正係数Ｃ３を算出する（Ｓ４２
０）。Ａ／Ｆ補正係数Ｃ３は、劣化度Ｋが所定値Ｋ３以
下では１．０とし、それ以上では１．０より大きい数値
となるように設定してある。そして、このＡ／Ｆ補正係
数Ｃ３が算出されたら、これを制御空燃比（Ａ／Ｆ＝２
２．０）に乗算し、リーンバーン時の制御空燃比を増大
させる（Ｓ４３０）。なお、失火域（Ａ／Ｆ＞ＬＬ）に
入らないようにガード処理も実施する（Ｓ４４０，Ｓ４
５０）。
ず、不揮発性メモリから劣化度Ｋを読み出す（Ｓ４１
０）。そして、この劣化度Ｋに基づいて図１３のマップ
よりリーンバーン制御における制御空燃比Ａ／Ｆに対し
て乗算すべきＡ／Ｆ補正係数Ｃ３を算出する（Ｓ４２
０）。Ａ／Ｆ補正係数Ｃ３は、劣化度Ｋが所定値Ｋ３以
下では１．０とし、それ以上では１．０より大きい数値
となるように設定してある。そして、このＡ／Ｆ補正係
数Ｃ３が算出されたら、これを制御空燃比（Ａ／Ｆ＝２
２．０）に乗算し、リーンバーン時の制御空燃比を増大
させる（Ｓ４３０）。なお、失火域（Ａ／Ｆ＞ＬＬ）に
入らないようにガード処理も実施する（Ｓ４４０，Ｓ４
５０）。
【００３１】Ａ／Ｆと排ガス中のＮＯｘ濃度との関係
は、図１４に示す様な傾向にある。即ち、Ａ／Ｆ＝１６
をピークに、それよりもＡ／Ｆが離れるに従ってＮＯｘ
濃度が低くなる。従って、リーンバーンにおけるＡ／Ｆ
を増大させるということはＮＯｘ発生濃度自体を低下さ
せ、上記各変形例と同様の効果を奏する。以上、本発明
の実施例及び変形例を説明してきたが、本発明はこれら
に限られるものではなく、さらに種々なる態様にて実施
できることはいうまでもない。例えば、リーンＮＯｘ触
媒の劣化検出のための温度履歴は、触媒温センサ９によ
らなくても、排気温に関係するエンジンの運転条件から
演算で求めるようにしてもよい。例えば、エンジン回転
数，吸気管圧力，水温，始動からの時間、及び制御空燃
比などを加味して算出することができる。例えばＡ／Ｆ
＝１４．７における排ガス温度の推定例を図１５に示
す。こうして排ガス温度が推定できたら、これと始動後
の時間などの関係から、冷却水や排気管などへの熱伝導
の条件などを加味して、触媒温度を推定することができ
る。
は、図１４に示す様な傾向にある。即ち、Ａ／Ｆ＝１６
をピークに、それよりもＡ／Ｆが離れるに従ってＮＯｘ
濃度が低くなる。従って、リーンバーンにおけるＡ／Ｆ
を増大させるということはＮＯｘ発生濃度自体を低下さ
せ、上記各変形例と同様の効果を奏する。以上、本発明
の実施例及び変形例を説明してきたが、本発明はこれら
に限られるものではなく、さらに種々なる態様にて実施
できることはいうまでもない。例えば、リーンＮＯｘ触
媒の劣化検出のための温度履歴は、触媒温センサ９によ
らなくても、排気温に関係するエンジンの運転条件から
演算で求めるようにしてもよい。例えば、エンジン回転
数，吸気管圧力，水温，始動からの時間、及び制御空燃
比などを加味して算出することができる。例えばＡ／Ｆ
＝１４．７における排ガス温度の推定例を図１５に示
す。こうして排ガス温度が推定できたら、これと始動後
の時間などの関係から、冷却水や排気管などへの熱伝導
の条件などを加味して、触媒温度を推定することができ
る。
【図１】 実施例のシステムの概略構成図である。
【図２】 実施例のシステムの制御系の概略構成図であ
る。
る。
【図３】 実施例における触媒劣化度検出処理のフロー
チャート（Ａ）と、触媒劣化時の排出ＮＯｘの総量低減
化のための処理のフローチャート（Ｂ）である。
チャート（Ａ）と、触媒劣化時の排出ＮＯｘの総量低減
化のための処理のフローチャート（Ｂ）である。
【図４】 実施例における触媒劣化度検出処理で用いる
劣化係数算出用のマップである。
劣化係数算出用のマップである。
【図５】 実施例における作用・効果を例示するタイム
チャートである。
チャートである。
【図６】 第１の変形例における触媒劣化時の排出ＮＯ
ｘの総量低減化のための処理のフローチャートである。
ｘの総量低減化のための処理のフローチャートである。
【図７】 第１の変形例におけるＥＧＲ補正係数算出用
のマップである。
のマップである。
【図８】 ＥＧＲ率とＮＯｘ発生濃度との関係を示すグ
ラフである。のフローチャートである。
ラフである。のフローチャートである。
【図９】 第２の変形例における触媒劣化時の排出ＮＯ
ｘの総量低減化のための処理のフローチャートである。
ｘの総量低減化のための処理のフローチャートである。
【図１０】 第２の変形例における点火時期補正係数算
出用のマップである。
出用のマップである。
【図１１】 点火時期とＮＯｘ発生濃度との関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図１２】 第３の変形例における触媒劣化時の排出Ｎ
Ｏｘの総量低減化のための処理のフローチャートであ
る。
Ｏｘの総量低減化のための処理のフローチャートであ
る。
【図１３】 第３の変形例におけるＡ／Ｆ補正係数算出
用のマップである。
用のマップである。
【図１４】 Ａ／ＦとＮＯｘ発生濃度との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１５】 エンジン回転数，吸気管圧力及び制御空燃
比と排ガス温度との関係を示すグラフである。
比と排ガス温度との関係を示すグラフである。
【図１６】 リーンＮＯｘ触媒及び三元触媒のＮＯｘ浄
化率と空燃比との関係を例示したグラフである。
化率と空燃比との関係を例示したグラフである。
２・・・リーンＮＯｘ触媒、３・・・三元触媒、５・・
・Ｏ2 センサ、９・・・触媒温センサ、１０・・・内燃
機関、１３・・・排気管、１８・・・スロットルセン
サ、２２・・・吸気管圧力センサ、２７・・・ＥＧＲ
弁、５０・・・ＲＡＭ、３４・・・クランク角センサ、
３６・・・ＥＣＵ、４０・・・ＣＰＵ、４４・・・エン
ジン回転速度信号形成回路。
・Ｏ2 センサ、９・・・触媒温センサ、１０・・・内燃
機関、１３・・・排気管、１８・・・スロットルセン
サ、２２・・・吸気管圧力センサ、２７・・・ＥＧＲ
弁、５０・・・ＲＡＭ、３４・・・クランク角センサ、
３６・・・ＥＣＵ、４０・・・ＣＰＵ、４４・・・エン
ジン回転速度信号形成回路。
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０１Ｎ 3/28 ＺＡＢ Ｆ０１Ｎ 3/28 ＺＡＢ
Ｆ０２Ｂ 77/08 Ｆ０２Ｂ 77/08 Ｅ
Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ｄ
45/00 ３０１ 45/00 ３０１Ｇ
(56)参考文献 特開 平５−272329（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−187226（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−264787（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−54641（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−200249（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−113157（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−255521（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−60106（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−219412（ＪＰ，Ａ)
国際公開92／3643（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01N 3/08 - 3/28
F02B 77/08
F02D 41/14
F02D 45/00
Claims (3)
- 【請求項１】 排気管中に配設した第１の触媒と、 リーンバーン時にもＮＯｘを浄化する能力を有する第２
の触媒と、 内燃機関の加速運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 該運転状態検出手段の検出した加速運転状態が所定の判
定領域にあるときにはリーンバーン制御を実行するリー
ンバーン実行手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置に
おいて、 前記第２の触媒の劣化の進行度合を判定する劣化度判定
手段と、 該劣化度判定手段の判定結果に基づいて、劣化が進行し
た場合には加速運転状態に関する前記判定領域を小さく
することにより、前記リーンバーン実行手段によるリー
ンバーン制御を実行する運転領域を狭めるリーン運転領
域縮小手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気
浄化装置。 - 【請求項２】 前記運転状態検出手段は、内燃機関の吸
気圧力変化量に基づいて加速運転状態を検出する手段で
あって、前記リーン運転領域縮小手段は、前記劣化度判
定手段の判定結果に基づいて、劣化が進行した場合には
吸気圧力の変化量に関する前記判定領域を小さくするこ
とにより、前記リーンバーン制御を実行する運転領域を
狭めることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置。 - 【請求項３】 排気管中に配設した第１の触媒と、 リーンバーン時にもＮＯｘを浄化する能力を有する第２
の触媒と、 内燃機関の吸気圧力変化量に基づいて加速運転度合いを
検出する運転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段によって前記吸気圧力変化量が所
定の判定値よりも小さい加速運転度合いであることが検
出されたときにリーンバーン制御を実行するリーンバー
ン実行手段と を備えた内燃機関の排気浄化装置におい
て、 前記第２の触媒の劣化の進行度合を判定する劣化度判定
手段と、 該劣化度判定手段の判定結果に基づいて、劣化が進行し
た場合には前記所定の判定値を小さくすることにより、
リーンバーン制御を実行する加速運転領域を狭 めるリー
ン運転領域縮小手段と を備えたことを特徴とする内燃機
関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26496893A JP3376651B2 (ja) | 1993-10-22 | 1993-10-22 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26496893A JP3376651B2 (ja) | 1993-10-22 | 1993-10-22 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07119447A JPH07119447A (ja) | 1995-05-09 |
| JP3376651B2 true JP3376651B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=17410714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26496893A Expired - Fee Related JP3376651B2 (ja) | 1993-10-22 | 1993-10-22 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3376651B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5795992A (en) * | 1995-05-18 | 1998-08-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of testing durability of exhaust gas purification device |
| JP3135499B2 (ja) | 1995-10-25 | 2001-02-13 | トヨタ自動車株式会社 | 触媒の劣化判定装置 |
| EP0786586A3 (en) * | 1996-06-21 | 1997-10-29 | Toyota Motor Co Ltd | Device for evaluating the performance deterioration of a catalyst |
| EP1544431B1 (en) * | 2003-12-15 | 2007-01-24 | Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company | Method for estimation of the catalyst efficiency loss |
| JP2006274987A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | エンジンの制御装置 |
| JP4353126B2 (ja) * | 2005-04-08 | 2009-10-28 | トヨタ自動車株式会社 | 車両状態判定装置 |
| JP4270155B2 (ja) | 2005-04-08 | 2009-05-27 | トヨタ自動車株式会社 | 排気浄化触媒の熱劣化状態検出装置 |
| JP4747984B2 (ja) * | 2006-07-31 | 2011-08-17 | いすゞ自動車株式会社 | 触媒劣化量推定方法及び触媒劣化量推定装置 |
| WO2011061820A1 (ja) * | 2009-11-18 | 2011-05-26 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化システム |
| JP5888497B2 (ja) * | 2012-01-19 | 2016-03-22 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP6070598B2 (ja) * | 2014-02-18 | 2017-02-01 | マツダ株式会社 | 排気浄化触媒の劣化診断方法 |
-
1993
- 1993-10-22 JP JP26496893A patent/JP3376651B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07119447A (ja) | 1995-05-09 |
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